南水北调是一项伟大的生态工程和民生工程,而水源区是南水北调中线的源头,直接关系着南水北调中线工程能否长期运行,在一定程度上制约着我国北部经济的发展,关系着水源区下游地区水资源的利用和持续发展,掌握水文要素演变特征是保证水源区水资源可持续利用和水源区持续发展的前提,而南水北调工程的科学开发、管理与运行,直接受到水文要素预测好坏的影响,因此,研究水源区水文要素的演变,可以有效合理的开采水源区水资源,避免由于过度开发调水引起的各种问题,同时也避免调水过少而不能解决对北方城市缺水问题,为进一步揭示水源区生态环境脆弱性变化的水文过程驱动机理提供依据,为水源区生态环境脆弱性评价、生态工程建设与水资源可持续利用提供理论依据,为生态环境系统演替和水文循环及其相互关系提供科学解释。采用趋势系数法、Mann-Kendall秩相关法与Spearman秩相关法对南水北调中线水源区水文要素进行了趋势性分析,结果表明降雨量有显著上升的趋势,含沙量、径流量、输沙量和蒸发量均有显著减小的趋势;尝试了一种简单有效的突变方法均值累加法,并用Mann-Kendall突变检验法进行对比,结果具有一致性;采用聚类分析法研究了水文要素的跳跃性,含沙量在1982年发生了跳跃,降雨量在1982年发生了跳跃,径流量在1983年发生了跳跃,输沙量在1983年发生了跳跃,蒸发量在1981年发生了跳跃。利用小波分析对水文要素分别进行了全年、汛期与非汛期的周期分析。研究结果为含沙量存在着56年、21年和8年的周期,汛期含沙量存在着42年、12和5年的周期,非汛期含沙量存在着42年、13年和5年的周期;降雨量存在着55年、33年和7年的周期,汛期降雨量存在着56年、30年、20年和8年的周期,非汛期降雨量存在着54年、39年和22年的周期;径流量存在着29年、43年、55年、6年、10年和16年的周期,汛期径流量存在着29年、43年、55年、6年、9年和15年的周期,非汛期径流量存在着36年、16年、10年和6年的周期;输沙量存在着43年、10年和5年的周期,汛期输沙量存在着43年、10和5年的周期,非汛期输沙量存在着42年、18年和8年的周期;蒸发量存在着54年和20年的周期,汛期蒸发量存在着55年、27和17年的周期,非汛期蒸发量存在着55年、45年和21年的周期。采用混沌神经网络模型对全年、汛期与非汛期水文要素进行了2011年预测预报,结果为:南水北调中线水源区水文要素含沙量相对误差绝对值之和为48.84%,径流量相对误差绝对值之和96.12%,降雨量相对误差绝对值之和88.39%,输沙量相对误差绝对值之和48.37%,蒸发量相对误差绝对值之和103.07%;南水北调中线水源区汛期与非汛期水文要素含沙量相对误差绝对值之和为41.84%,径流量相对误差绝对值之和85.39%,降雨量相对误差绝对值之和79.73%,输沙量相对误差绝对值之和55.17%,蒸发量相对误差绝对值之和100.97%。可以看出除汛期与非汛期预测输沙量比全年预测输沙量相对误差略大之外,汛期与非汛期含沙量、径流量、降雨量和蒸发量都比全年预测值略小。由此得出结论:将水文要素全年数据分为汛期与非汛期分别进行预测,得出的汛期与非汛期预测值比全年预测值更精确。